计算机组成原理简答题.wps.doc

一、cache的映射方式及特点 全相联方式的主要缺点是比较器电路难于设计和实现，因此只适合于小容量cache采用。 直接映射方式的优点是硬件简单，成本低。缺点是每个主存块只有一个固定的行位置可存放。 组相联映射的方式是前两种方式的折中方案，它适度地兼顾了二者的优点又尽量避免二者的缺点，因此被普遍采用。 cache的替换策略及特点 最不经常使用算法，LFU算法认为应将一段时间内被访问次数最少的那行数据换出。 近期最少使用算法，LRU算法将近期内长久未被访问过的行换出。 随机替换策略实际上是不要什么算法，从特定的行位置中随机地选取一行换出即可。 cache的写回策略方式及特点 1.写回法：当CPU写cache命中时，只修改cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。减少了访问主存的次数,但是存在不一致性的隐患，实现时，每个cache行必须配置一个修改位，以反映此行是否被CPU修改过。 2.全写法 ：当写cache命中时，cache与主存同时发生写修改，因而较好地维护了cache与主存的内容的一致，当写cache未命中时，直接向主存进行写入。cache中每行无需设置一个修改位以及相应的判断逻辑，缺点是降低了cache的功效。 3.写一次法：基于写回法并结合全写法的写策略,写命中与写未命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命 中时要同时写入主存。这便于维护系统全部cache的一致性 对指令系统性能的要求有哪些？ 完备性，要求指令系统丰富、功能齐全、使用方便。 有效性，利用该指令系统所编写的程序能够高效率的运行。 规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。 系列机各机种之间具有相同的基本结构和共同的基本指令集，因而指令系统是兼容的，即各机种上基本软件可以通用。 精简指令系统的特点 RISC指令系统的最大特点是： ⑴选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少； ⑵指令长度固定，指令格式种类少； ⑶只有取数／存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。 CPU的基本功能 1）程序控制：程序控制就是控制指令的执行顺序。 2）操作控制：CPU管理并产生每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令进行操作。 3）时间控制：时间控制就是对各种操作实施定时控制。 4）数据加工：数据加工就是对数据进行算术和逻辑运算。 七、控制器的控制方式 八、微命令的编码方法 1.直接表示法，其特点是操作控制字段中的 每一位代表一个微命令。这种方法的优点是简单直观，其输出直接用于控制。缺点是微指令字较长，因而使控制存储器容量较大。 2.编码表示法，编码表示法是把一组相斥性的微命令信号组成一个小组(即一个字段) ，然后通过小组(字段）译码器对每一个微命令信号进行译码 ，译码输出作为操作控制信号。  3.混合表示法，这种方法是把直接表示法与字段编码法混合使用，以便能综合考虑指令字长、灵活性、执行微程序速度等方面的要求。 九、微指令的格式及不同 1.水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令。 2.垂直型微指令微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能 。 流水线上的相关性冲突有 资源相关是指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。解决冲突的办法： 一是第I4条指令停顿一拍后再启动；二是增设一个存储器，将指令和数据分别放在两个存储器中。 在一个程序中，如果必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关的。解决冲突的办法：在流水CPU的运算器中设置若干运算结果缓冲寄存器，暂时保留运算结果，以便于后继指令直接使用，这称为“向前”或定向传送技术。 控制相关冲突是由转移指令引起的。当执行转移指令时，依据转移条件的产生结果，可能为顺序取下条指令；也可能转移到新的目标地址取指令，从而使流水线 发生断流。减小转移指令对流水线性能的影响，常用以下两种转移处理技术： 延迟转移法 ：由编译程序重排指令序列来实现。基本思想是“先执行再转移”，即发生转移取时并不排空指令流水线，而是让紧跟在转移指令Ib之后已进入流水线 的少数几条指令继续完成。如果这些指令是与Ib结果无关的有用指令，那么延迟损失时间片正好得到了有效的利用。 转移预测法： 用硬件方法来实现，依据指令过去的行为来预测将来的行为。通过使用转移取和顺序取两路指令预取队列器以及目标指令cache，可将转移预测提前到取指阶段进行。 十一、简述接口的功能 1.控制，接口靠程序的指令信息来控制外围设备的动作。 2.缓冲，接口在外围设备和计算机系统其他部件之间用作为一个缓冲器，以补偿各种设备在速度上的差异。 3.状态，接口监视外围设备的工作状态并保